CN108440845A - 一种耐冲击低温用pp塑料及其制备方法 - Google Patents

一种耐冲击低温用pp塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐冲击低温用PP塑料及其制备方法，所述的耐冲击低温用PP塑料，包括如下原料：PP，低密度聚乙烯，乙烯‑丙烯共聚物，丙烯‑法尼烯共聚物，沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维，抗氧剂，润滑剂。本发明的耐冲击低温用PP塑料的耐低温冲击性能和力学性能得到了增强。

Description

一种耐冲击低温用PP塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物技术领域，具体涉及一种耐冲击低温用PP塑料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯，英文名称：Polypropylene,缩写名称PP。其化学式为：(C3H6)N。结构式如下所示：聚丙烯PP作为通用塑料材料之一，具有优良的综合性能、良好的化学稳定性、较好的成型加工性能和相对低廉的价格；但是PP存在着强度、模量、硬度低，耐低温冲击强度差，成型收缩大，易老化等缺点。因此，对其进行改性，以使其能够适应产品的需求。每一种改性PP在家用电器领域和车用领域都有着大量应用。硅石灰是针状纤维，对聚丙烯有着增强作用，同时也大大提高了聚丙烯的耐磨性、刚性和耐热性。
高聚物的微观结构对其性能起着决定性的作用，而它的主链结构对链的刚性、柔性影响最大。对于等规聚丙烯（PP）来说，在等规PP中，悬垂甲基的构型相同且位于聚合物链的同侧，在扩展的构型中，这些基团强烈地相互排斥，通过形成31螺旋（即每一个螺旋循环有3个化学重复单元），链上的甲基彼此尽可能远离，这是聚合物能量最小的构型，按这种规则重复排列，等规PP具有高的结晶度，耐冲击性能差。由于链上甲基在空间有序排列，因此在主链上的C-C键内旋受阻，分子链的柔性小，它的冲击强度较低。
因此，急需一种具有优异的耐低温冲击强度并且其他物理性质优异的低温用PP塑料组合物。
发明内容
本发明提供一种耐冲击低温用PP塑料及其制备方法，通过优化组分、用量，制得的产品具有优异的耐低温冲击强度并且其他物理性质优异。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，以质量份为单位，包括如下原料：PP，低密度聚乙烯，乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物，沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维，抗氧剂，润滑剂；所述沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维的质量比为（5-10）:（2-3）:（4-6），所述低密度聚乙烯的质量占PP质量10-20%，所述乙烯-丙烯共聚物的丙烯含量为10-15%，所述丙烯-法尼烯共聚物的法尼烯含量为10-15%。
进一步地，所述的耐冲击低温用PP塑料，以质量份为单位，包括如下原料：PP100份，低密度聚乙烯10-20份，乙烯-丙烯共聚物10-20份，丙烯-法尼烯共聚物10-20份，沥青基碳纤维5-10份，粗孔硅胶2-3份，短切尼龙纤维4-6份，抗氧剂1-2份，润滑剂2-4份。
进一步地，所述沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维的质量比为7.5:2.5:5。
进一步地，粗孔硅胶为微球形粗孔硅胶，20-50目。
进一步地，所述沥青基碳纤维的长度100-200um。
进一步地，所述短切尼龙纤维的长度约0.3-0.5mm。
进一步地，所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂。
进一步地，所述的润滑剂为硬脂酸钙、石蜡、聚乙烯蜡中至少一种。
一种根据上述的耐冲击低温用PP塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物通过乳液聚合法按比例聚合得到；
（2）将PP，低密度聚乙烯，乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物，沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维，抗氧剂，润滑剂按比例在高速混炼机中混炼5-10分钟，得到混合原料；
（3）将步骤2的混合原料投入到双螺杆挤出机中进行反应，材料在机筒内停留时间1-2min，得到反应产物，
（4）将反应产物切粒、干燥后得到成品。
进一步地，所述双螺杆挤出机的各区温度如下：一区180-200℃，二区200-220℃，三区200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃，机头200-210℃。
本发明具有以下有益效果：
本发明以乙烯-丙烯共聚物，丙烯含量为10-15%，在聚合时引入丙烯进行共聚，在乙烯链上引入缺陷，破坏等规PP与低密度聚乙烯的排列，具有降低了聚合物的结晶度、熔点，改善了冲击性能和耐热性能。丙烯-法尼烯共聚物通过含量为10-15%的法尼烯单体无规加入降低了聚合物的结晶度、熔点，改善了冲击性能和耐热性能，其效果等同于在等规聚丙烯链上引入缺陷，使树脂的平均等规度和等规序列长度均下降，分子链的柔顺性增加。法尼烯具有较长的长度，因此比引入乙烯具有更好的效果，从而提高低温耐冲击效果。
低密度聚乙烯包含有线性分子，具有高弹性，可以有效的在挤出时增强聚合物的抗坍塌性，以及各向异性，从而增加PP塑料的弹性和耐冲击性能，加入到PP中能够进行掺杂，从而改善分子链的分布，实现改善低温性能。本发明的填料包括沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维，通过配合一定比例，从而协同提高PP塑料的低温耐冲击性能。沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维均具有良好的低温性能，并且不会变形。粗孔硅胶具有较大的孔径，树脂能够进入其中，能够更好的分散在树脂中，进一步提高低温性能，单独添加到导致力学性能下降，因为需要配合具有一定弹性的纤维，沥青基碳纤维，短切尼龙纤维具有不同长度的纤维，能够实现较好的配合。三者分散至树脂中，能够提高低温冲击性能。
本发明的耐冲击低温用PP塑料在PP中引入低密度聚乙烯，乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物，并且添加一定比例的沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维在制备耐冲击低温用PP塑料过程中起到了协同作用，协同提高了耐低温冲击性能和其他物理性能。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
下面通过更具体的实施例加以说明。
耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，以质量份为单位，包括如下原料：PP100份，低密度聚乙烯10-20份，乙烯-丙烯共聚物10-20份，丙烯-法尼烯共聚物10-20份，沥青基碳纤维5-10份，粗孔硅胶2-3份，短切尼龙纤维4-6份，抗氧剂1-2份，润滑剂2-4份。
所述低密度聚乙烯的质量占PP质量10-20%，所述乙烯-丙烯共聚物的丙烯含量为10-15%，所述丙烯-法尼烯共聚物的法尼烯含量为10-15%。粗孔硅胶为微球形粗孔硅胶，20-50目。所述沥青基碳纤维的长度100-200um。 所述短切尼龙纤维的长度约0.3-0.5mm。所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂。所述的润滑剂为聚乙烯蜡。
一种根据上述的耐冲击低温用PP塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物通过乳液聚合法按比例聚合得到；
（2）将PP，低密度聚乙烯，乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物，沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维，抗氧剂，润滑剂按比例在高速混炼机中混炼5-10分钟，得到混合原料；
（3）将步骤2的混合原料投入到双螺杆挤出机中进行反应，材料在机筒内停留时间1-2min，得到反应产物，所述双螺杆挤出机的各区温度如下：一区180-200℃，二区200-220℃，三区200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃，机头200-210℃。
（4）将反应产物切粒、干燥后得到成品。
实施例1
耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，以质量份为单位，包括如下原料：PP100份，低密度聚乙烯15份，乙烯-丙烯共聚物15份，丙烯-法尼烯共聚物15份，沥青基碳纤维7.5份，粗孔硅胶2.5份，短切尼龙纤维5份，抗氧剂1.5份，润滑剂3份。
所述乙烯-丙烯共聚物的丙烯含量为12.5%，所述丙烯-法尼烯共聚物的法尼烯含量为12.5%。粗孔硅胶为微球形粗孔硅胶，20-50目。所述沥青基碳纤维的长度150um。 所述短切尼龙纤维的长度约0.4mm。所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂。所述的润滑剂为聚乙烯蜡。
一种根据上述的耐冲击低温用PP塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物通过乳液聚合法按比例聚合得到；
（2）将PP，低密度聚乙烯，乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物，沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维，抗氧剂，润滑剂按比例在高速混炼机中混炼5-10分钟，得到混合原料；
（3）将步骤2的混合原料投入到双螺杆挤出机中进行反应，材料在机筒内停留时间1-2min，得到反应产物，所述双螺杆挤出机的各区温度如下：一区180-200℃，二区200-220℃，三区200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃，机头200-210℃。
（4）将反应产物切粒、干燥后得到成品。
实施例2
耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，以质量份为单位，包括如下原料：PP100份，低密度聚乙烯10份，乙烯-丙烯共聚物20份，丙烯-法尼烯共聚物10份，沥青基碳纤维10份，粗孔硅胶2份，短切尼龙纤维6份，抗氧剂1份，润滑剂4份。
所述乙烯-丙烯共聚物的丙烯含量为15%，所述丙烯-法尼烯共聚物的法尼烯含量为10%。粗孔硅胶为微球形粗孔硅胶，20-50目。所述沥青基碳纤维的长度200um。 所述短切尼龙纤维的长度约0.3mm。所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂。所述的润滑剂为聚乙烯蜡。
制备方法与实施例1相同。
实施例3
耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，以质量份为单位，包括如下原料：PP100份，低密度聚乙烯20份，乙烯-丙烯共聚物10份，丙烯-法尼烯共聚物20份，沥青基碳纤维5份，粗孔硅胶3份，短切尼龙纤维4份，抗氧剂2份，润滑剂2份。
所述乙烯-丙烯共聚物的丙烯含量为10%，所述丙烯-法尼烯共聚物的法尼烯含量为15%。粗孔硅胶为微球形粗孔硅胶，20-50目。所述沥青基碳纤维的长度100um。 所述短切尼龙纤维的长度约0.5mm。所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂。所述的润滑剂为聚乙烯蜡。
制备方法与实施例1相同。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐冲击低温用PP塑料的原料中缺少低密度聚乙烯，乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐冲击低温用PP塑料的原料中缺少低密度聚乙烯。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐冲击低温用PP塑料的原料中乙烯-丙烯共聚物。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐冲击低温用PP塑料的原料中硫缺少丙烯-法尼烯共聚物。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐冲击低温用PP塑料的原料中缺少沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐冲击低温用PP塑料的原料中缺少沥青基碳纤维。
对比例7
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐冲击低温用PP塑料的原料中缺少粗孔硅胶。
对比例8
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐冲击低温用PP塑料的原料中缺少短切尼龙纤维。
拉伸强度按ASTM D-638标准，弯曲强度按ASTM D-790标准，进行制样测试，在-30℃条件下，测试抗低温冲击性能。
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7 对比例8
拉伸强度MPa 48 46 45 23 33 36 38 34 38 37 40
弯曲强度 83 81 82 59 71 73 75 52 68 72 77
悬臂梁冲击强度（J/m） 79 78 76 42 61 58 59 37 62 59 60
由上表可知：由实施例1-3和对比例1-8的数据可见，本发明的填料包括沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维，通过配合一定比例，从而协同提高PP塑料的低温耐冲击性能。沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维均具有良好的低温性能，并且不会变形。粗孔硅胶具有较大的孔径，树脂能够进入其中，能够更好的分散在树脂中，进一步提高低温性能。沥青基碳纤维，短切尼龙纤维具有不同长度的纤维，能够实现较好的配合。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，包括如下原料：PP，低密度聚乙烯，乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物，沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维，抗氧剂，润滑剂；所述沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维的质量比为（5-10）:（2-3）:（4-6），所述低密度聚乙烯的质量占PP质量10-20%，所述乙烯-丙烯共聚物的丙烯含量为10-15%，所述丙烯-法尼烯共聚物的法尼烯含量为10-15%。
2.根据权利要求1所述的耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，以质量份为单位，包括如下原料：PP100份，低密度聚乙烯10-20份，乙烯-丙烯共聚物10-20份，丙烯-法尼烯共聚物10-20份，沥青基碳纤维5-10份，粗孔硅胶2-3份，短切尼龙纤维4-6份，抗氧剂1-2份，润滑剂2-4份。
3.根据权利要求1所述的耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，所述沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维的质量比为7.5:2.5:5。
4.根据权利要求1所述的耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，粗孔硅胶为微球形粗孔硅胶，20-50目。
5.根据权利要求1所述的耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，所述沥青基碳纤维的长度100-200um。
6.根据权利要求1所述的耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，所述短切尼龙纤维的长度约0.3-0.5mm。
7.根据权利要求1所述的耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂。
8.根据权利要求1所述的耐冲击低温用PP塑料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸钙、石蜡、聚乙烯蜡中至少一种。
9.一种根据权利要求1-8所述的耐冲击低温用PP塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物通过乳液聚合法按比例聚合得到；
（2）将PP，低密度聚乙烯，乙烯-丙烯共聚物，丙烯-法尼烯共聚物，沥青基碳纤维，粗孔硅胶，短切尼龙纤维，抗氧剂，润滑剂按比例在高速混炼机中混炼5-10分钟，得到混合原料；
（3）将步骤2的混合原料投入到双螺杆挤出机中进行反应，材料在机筒内停留时间1-2min，得到反应产物，
（4）将反应产物切粒、干燥后得到成品。
10.根据权利要求9所述的耐冲击低温用PP塑料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各区温度如下：一区180-200℃，二区200-220℃，三区200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃，机头200-210℃。
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